1299

В.Ф. БАБНОВ

О.В.АНДРЕЕВ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

АВТОМОБИЛЬНЫХ

ДОРОГ

1

ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

Допущено Министерством высшего и среднего

специального образования СССР

в качестве учебника для студентов

высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Автомобильные дороги”

МОСКВА"ТРАНСПОРТ"1987

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование автомобильных дорог — учебная дисциплина, рассматривающая принципы технико-экономического обоснования размеров всех элементов дороги на основе комплексного учета ее народнохозяйственного значения, природных условий и тре­ бований эффективности, экономичности и безопасности автомо­ бильных перевозок, а также методы выбора направления дороги на местности и составления проекта ее постройки.

Основными разделами курса являются: обоснование требова­ ний к элементам трассы дороги и их взаимному сочетанию, проек­ тирование земляного полотна, проектирование дорожных одежд, правила проложения трассы дороги на местности, проектирование мостовых переходов через большие и малые водотоки, особенно­ сти проектирования дорог в характерных природных районах, изыскания дорог и составление проектов.

Современные автомобильные дороги представляют собой слож­ ные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возмож­ ность движения потоков автомобилей с высокими скоростями. Их проектируют и строят таким образом, чтобы автомобили могли реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двигателя, чтобы на поворотах, подъемах и спусках авто­ мобилю не грозили занос или опрокидывание. В течение всего года дорожная одежда должна быть прочной, противостоять ди­ намическим нагрузкам, передающимся на нее при движении авто­ мобилей, быть ровной и нескользкой.

Дороги подвержены активному воздействию многочисленных природных факторов (нагревание солнечными лучами, промерза­ ние и оттаивание, увлажнение выпадающими осадками, грунто­ выми водами и водой, притекающей 'с' ( придорожной полосы, и т. п.). Эти особенности их работы должны учитывать проекти­ ровщики, строители, работники эксплуатационной службы, кото­ рые обязаны обеспечить нормальную круглогодичную службу дороги в течение длительного времени.

Инженеры-проектировщики должны: в совершенстве владеть приемами выбора трассы дороги на местности и сбора полевых данных, необходимых для обоснования проектных решений; уметь назначать конструктивные элементы дорог, обеспечивающие удоб­ ство, безопасность и экономичность грузовых и пассажирских пе-

3

рёвозок; предусматривать широкое использование местных строи­ тельных материалов и побочных продуктов промышленности; обладать знаниями методов технико-экономической оценки и срав­ нения вариантов, позволяющих выбирать наиболее оптимальные решения для заданных конкретных условий. При этом необходимо в максимальной степени учитывать местные геофизические усло­ вия, влияющие на строительство и последующее содержание до­ рог.

Дороги должны обеспечивать безопасность автомобильного движения. Проложенные с учетом психофизиологических особен­ ностей восприятия водителями дорожных условий, они должны предоставлять водителям всю необходимую информацию, как бы подсказывая им правильные режимы движения, обеспечивая вы­ сокую пропускную способность и исключая возможность серьезных дорожно-транспортных происшествий.

Современные автомобильные дороги обслуживают массовые пассажирские и грузовые перевозки. Они стали местом повседнев­ ной работы миллионов водителей, ими пользуются пассажиры автобусов и многочисленные туристы. Все это делает необходи­ мым предъявлять к автомобильным дорогам столь же обязатель­ ные высокие архитектурно-эстетические требования, как и к любому инженерному сооружению массового использования. По­ стройка дорог должна сопровождаться созданием широкой сети предприятий, предназначенных для обслуживания как водителей и пассажиров, так и автомобилей (придорожных столовых, гости­ ниц, а также станций технического обслуживания, автозаправоч­ ных станций, моечных пунктов и других объектов). Все эти ком­ плексы сооружений должны вводиться в действие одновременно со сдачей дороги в эксплуатацию.

Проект дороги должен также предусматривать организацию строительства с максимальным применением современных средств механизации.

В своей работе проектировщики используют огромные возмож­ ности современных электронных вычислительных машин, позво­ ляющих оперативно вести сложные расчеты, выполнять сравне­ ние вариантов по ряду критериев. Все шире внедряется комплексная система автоматизированного проектирования авто­ мобильных дорог (САПР-АД).

Сказанное свидетельствует о том, насколько широк круг во­ просов, которые должны решать инженеры, проектирующие совре­ менные автомобильные дороги, и насколько высокие и разносто­ ронние требования предъявляются к этим специалистам в настоящее время. Ошибки при строительстве земляного полотна или дорожных одежд прискорбны, но могут быть исправлены при капитальном ремонте. Ошибки при проектировании, особенно при выборе трассы, остаются на десятилетия, вызывая неустра­ нимые потери автомобильного транспорта.

4

Перед дорожным строительством в СССР стоят большие за­ дачи. После Великой Отечественной войны оно достигло значи­ тельных успехов. С 1950 по 1960 г. протяженность дорог с твер­ дым покрытием ежегодно увеличивалась в среднем на 9 тыс. км,

Основные направления экономического и социального разви­ тия СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года предусматри­

вают дальнейшее развитие дорожного хозяйства страны и 1в пер­ вую очередь в сельской местности. В двенадцатой пятилетке на­ мечено построить и реконструировать 167 тыс. км автомобильных дорог с твердым покрытием, в том числе 75 тыс. км дорог общего пользования и 92 тыс. км дорог внутрихозяйственного значения в сельской местности.

Однако распределение сети автомобильных дорог по террито­ рии СССР все еще остается весьма неравномерным. Наряду с областями с достаточно густой сетью автомобильных дорог с твердыми покрытиями, ряд областей имеет еще преимущественно грунтовые дороги, проезжаемость которых весной и осенью резко ухудшается.

Многие дороги были построены еще до Великой Отечествен­ ной войны. Отдельные их участки уже не удовлетворяют требо­ ваниям современного интенсивного движения, значительную долю которого составляют автомобили большой грузоподъемности, автопоезда и автобусы. Необходима постепенная перестройка этих дорог с максимальным использованием земляного полотна и до­ рожных одежд, на постройку которых в свое время было затра­ чено много труда и средств.

Дорожные работы принадлежат к числу трудоемких процессов, связанных с выполнением значительных транспортных работ и с затратами большого количества строительных материалов. Так, для постройки 1 км автомобильной дороги с асфальтобетонным покрытием на щебеночном основании в равнинной местности тре­ буется доставить до 4,5—5 тыс. м3 щебня, 2,5 тыс. м3 песка и разработать до 20—30 тыс. м3 грунта. Каменные материалы, необходимые для устройства дорожных одежд, часто приходится перевозить на расстояния в несколько сотен километров желез­ нодорожным и водным транспортом. Выполнение дорожно-строи­ тельных работ осложняется растянутостью фронта строительства на десятки и сотни километров, что требует применения специ­ фических форм и методов организации работ.

Развитие темпов дорожного строительства должно базиро­ ваться на его дальнейшей индустриализации, автоматизации и комплексной механизации всего строительного процесса, сокраще­ нии сферы использования неквалифицированного труда. Как и в других областях капитального строительства, проекты дорог сле-

5

Рис. 1. Автомобильная дорога магистрального типа Рига — Псков

дует ориентировать на широкое применение сборных железобе­ тонных конструкций и деталей заводского изготовления, позволяю­ щее превратить строительство дорожных одежд и искусственных сооружений в механизированный процесс монтажа.

Создание и освоение выпуска систем машин для комплексной механизации работ в дорожном строительстве, в частности произ­ водство новейшего оборудовании и машин для скоростного строи­ тельства магистральных автомобильных дорог, позволят резко поднять темпы дорожного строительства.

Выполнение планов дорожного строительства неразрывно свя­ зано с повышением качества строительства и снижением его стои­ мости. Всемерное улучшение качества строящихся дорог не может решаться без повышения уровня проектных решений, которые должны сочетать полнейшее удовлетворение требований экономич­ ности, безопасности и комфортабельности автомобильных пере­ возок со снижением стоимости строительства и рациональной его организацией.

В связи с повышением требований к капитальности дорог стоимость дорожного строительства сильно возросла., Это делает необходимыми поиски технически рациональных и экономически эффективных проектных решений, основанных на детальном учете особенностей перевозок и местных природных условий, оправдан­ ных опытом строительства и эксплуатации дорог. Большое значе­ ние приобретает учет опыта службы построенных дорог и широкое использование в строительстве дорог и мостов типовых проектов,

6

основанных на последних достижениях отечественной и зарубеж-. ной науки и техники.

При проектировании дорог необходимо устранять избыточные запасы прочности, рационально расходовать фондируемые и при­ возные материалы. Следует широко использовать местные строи­ тельные материалы, в том числе грунты, а также отходы и побоч­ ные продукты промышленности, располагая их в сооружениях в соответствии с действующими напряжениями от транспортных нагрузок и интенсивностью воздействия природных факторов, при­ бегая в случаях необходимости к укреплению этих материалов.

Сложные технические проблемы выдвигают перед строителями автомобильных дорог и мостов особенности природных условий Советского Союза. Дороги строят в самых разнообразных при­ родных условиях нашей великой Родины — на широких равнинах и холмистых просторах европейской части СССР (рис. 1), среди озер и скал Карелии, на заболоченных пространствах нефтенос­ ных районов Западной Сибири, в тайге и на вечномерзлых грун­ тах Якутии, среди песчаных пустынь, солончаков и орошаемых

Рис. 2. Горная дорога Ялта — Симферополь

7

хлопковых полей Средней Азии, в горах Крыма (рис. 2), Кавказа, Памира, Алтая, Тянь-Шаня, в степях Западной Сибири и Казах­ стана, в черноземных полях Украины и Кубани.

Дорожное строительство сопутствовало сооружению БайкалоАмурской железнодорожной магистрали. Оно является обязатель­ ным элементом при освоении новых территорий Сибири и Даль­ него Востока, в местах добычи нефти, газа, каменного угля, разработки руд и других полезных ископаемых, в районах про­ мышленных новостроек.

В многообразных природных условиях Советского Союза при резком различии климатических, почвенно-грунтовых и гидроло­ гических особенностей различных районов от проектировщиков требуется творческий подход к поставленным задачам и умение находить в каждом конкретном случае технически правильные и экономически целесообразные инженерные решения, способность самым внимательным образом учитывать влияние на построенную дорогу природных факторов и особенностей будущего движения по ней потока автомобилей.

Теория проектирования и строительства дорог находится в процессе непрерывного совершенствования. Являясь прикладной технической дисциплиной, она в своем развитии опирается на достижения технических и естественно-исторических наук — инже­ нерной геологии, климатологии, грунтоведения и механики грун­ тов, гидравлики, гидрологии, химии и др., а также опыта прак­ тики. Более широкое использование этих достижений и особенно быстро развивающейся химической промышленности раскрывает перед дорожниками широкие перспективы расширения круга ре­ шаемых задач, применения различных материалов, в том числе местных грунтов и побочных пррдуктов промышленности, создания новых материалов с заданными свойствами.

Обширные задачи дорожного строительства не могут мириться с его сезонностью. До последнего времени в зимние месяцы вы­ полнялся ограниченный объем работ по заготовке каменных материалов, постройке зданий и частично мостов и труб. Работы по возведению земляного полотна и устройству дорожных одежд, стоимость которых достигает 70% общей стоимости дороги, в основном выполняются только в теплые летние месяцы. Поэтому сокращение сезонности и планомерное использование средств ме­ ханизации и трудовых ресурсов в течение всего года являются большой проблемой, стоящей перед дорожниками.

Дорожники должны быть готовы к возможному в ближайшем будущем качественному -изменению транспортных средств на авто­ мобильных дорогах. Использование достижений электроники даст возможность автоматизировать управление движением транспорт­ ных средств, а следовательно, выдвинет новые требования к авто­ мобильным дорогам.

В

Р А З Д Е Л П Е Р В Ы Й

ТРЕБОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ К ЭЛЕМЕНТАМ ДОРОГИ В ПЛАНЕ И ПРОФИЛЕ

Глава 1

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ДОРОГАХ

1.1. Роль автомобильных дорог в транспортной системе народного хозяйства

Перевозки грузов и пассажиров осуществляются по сети путей сообщения, которая состоит из железных и автомобильных дорог, авиационных трасс, речных и морских судоходных линий. Жидко­ сти и газы транспортируют по трубопроводам. В условиях плано­ вого социалистического хозяйства все виды транспорта образуют единую транспортную систему и работают во взаимной увязке, дополняя друг друга.

Основные направления экономического и социального разви­ тия СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года выдви­ гают задачу — обеспечить согласованное развитие единой транс­ портной системы страны, ее взаимодействие с другими отраслями народного хозяйства, совершенствовать координацию работы всех видов транспорта.

Железнодорожный транспорт выполняет основную массу грузо­ вых и пассажирских перевозок на дальние расстояния. Однако поступление грузов на железные дороги и доставка их потреби­ телям связаны с погрузочно-разгрузочными станциями. Поэтому железнодорожный транспорт неизбежно должен работать в соче­ тании с другими видами транспорта, обслуживающими его подъ­ ездные пути. В подъездных путях нуждаются также пристани и аэропорты.

Автомобильный транспорт может принимать грузы непосред­ ственно на месте их формирования и доставлять их к месту наз­ начения без перегрузок («от двери до двери>). Однако по за­ тратам энергии на тонно-километр работы, значительно превы­ шающим затраты других видов транспорта, в районах с развитой железнодорожной сетью основной областью его деятельности являются перевозки'на подъездных путях и разгружающие желез­

10